Intelligente Rotorblätter Smart Blades für die effektive Windkraft

Redakteur: Benjamin Kirchbeck

Rotorblätter von Windenergieanlagen sind sehr unterschiedlichen Belastungen ausgesetzt und unterliegen dadurch einer höheren Abnutzung als eigentlich nötig. Nun wurde mit sogenannten Smart Blades eine Lösung gefunden, die die Rotorblätter größer, leichter und haltbarer machen sollen. Im September startet bereits der erste Testlauf.

Firmen zum Thema

Prinzipdemonstrator der flexiblen Hinterkante.
Prinzipdemonstrator der flexiblen Hinterkante.
(Bild: DLR)

Ein Rotorblatt einer Windenergieanlage ist inzwischen bis zu 85 Meter lang und dreht sich auf einer Höhe von über 200 Meter. Der Vorteil der höheren Energiegewinnung dank größerer Höhe und größerem Durchmesser hat jedoch zur Folge, dass das überproportional steigende Eigengewicht der Rotorblätter einen großen Teil der Festigkeit der Blätter beansprucht.

Dadurch wirken sich wiederkehrende Belastungen der Rotorblätter, die beispielsweise durch Windböen oder die unterschiedliche Windschichtung mit der Höhe entstehen, stärker auf die Lebensdauer der Blätter aus. Gelänge es, diese Belastungen zu reduzieren, könnten Lebensdauer der Blätter sowie Größe weiter gesteigert werden. Beides erlaubt den Betreibern von Windparks einen höheren Energieertrag und somit geringere Stromentstehungskosten.

Ideal wären daher Rotorblätter, die ihre Geometrie bezüglich Lastreduktion und Ertragssteigerung an die lokalen Windeinwirkungen anpassen können: die Smart Blades. Gemeinsam mit dem Fraunhofer IWES und ForWind, dem Zentrum für Windenergieforschung der Universitäten Oldenburg, Hannover und Bremen, hat das DLR im Projekt Smart Blades die Wirkung dieser Technologien im Forschungsverband Windenergie (FVWE) untersucht.

Aktive und passive Technologien als Lösungsansatz

Heraus kamen drei Schlüsseltechnologien für neuartige Rotorblätter, die nun weiter untersucht und entwickelt werden. Die Smart Blades arbeiten mit aktiven oder passiven Technologien, durch die sich einzelne Rotorblätter auf die jeweiligen Windgegebenheiten einstellen können.

"Der passive Ansatz wird so bezeichnet, weil er alleine mit den Kräften des Windes arbeitet", erklärt Dr. Martin Pohl vom DLR-Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik. "Verdreht sich beispielsweise ein Rotorblatt bei starkem Wind und bietet so dem Wind weniger Angriffsfläche, sprechen wir von einer Biege-Torsionskopplung".

Als eine der aktiven Lösungen untersuchten die Wissenschaftler einen beweglichen Vorflügel am Rotorblatt, der die Effizienz von Windenergieanlagen unter stark schwankenden turbulenten Windbedingungen verbessern kann. Dieser Mechanismus erlaubt es, ein Rotorblatt in einem größeren Windgeschwindigkeitsbereich optimal zu nutzen, indem er besser auf die jeweiligen Strömungsverhältnisse reagieren kann.

(ID:44740509)